本文系Food Science and Human Wellness原创编译，欢迎分享，转载请授权。
Abstract
植物基奶富含多不饱和脂肪酸、多酚和其他生物活性化合物。本研究调查了3种植物基奶（亚麻籽奶、燕麦奶和豆奶）对头孢曲松诱导的肠道紊乱的影响，并比较了与肠道微生物组和代谢组相关的调节模式。结果表明，植物基奶缓解了头孢曲松引起的盲肠肿胀、结肠组织损伤和肠道微生态紊乱。同时，给予植物基奶降低了结肠中促炎细胞因子（TNF-α、IL-6、IL-1β）和氧化应激（MDA）和髓过氧化物酶（MPO）的水平，同时增加了结肠中紧密连接蛋白（Occludin、Claudin-1和ZO-1）的水平。植物基奶通过促进有益菌（双歧杆菌）的相对水平，并抑制有害菌属（肠球菌）来调节肠道菌群。此外，植物基奶处理显著调节了血清中的甘油磷脂代谢（如甘油磷胆碱）和花生四烯酸代谢（如前列腺素G2和花生四烯酸）。总之，植物基奶可以缓解抗生素相关的屏障功能损伤、肠道菌群紊乱和代谢紊乱的减少，为探索植物基奶的抗炎和肠道微生态方法奠定了基础。
Itroduction
宿主与肠道微生物共生，这些微生物对宿主的营养吸收、健康维持甚至疾病进展有着深远的影响，包括肥胖症、2型糖尿病和炎症性肠病。目前已知，日常饮食可以显著改变肠道微生物群的组成，从而影响肠道微生物组的功能。富含膳食纤维、多酚和多不饱和脂肪酸的饮食可以增强肠道微生物群的稳定性和多样性，而高糖、高脂肪和高盐饮食则会破坏肠道微生物群，导致肠道失调甚至肠道屏障损伤。
抗生素是至关重要的药物，被广泛用于预防和治疗传染病，但像头孢曲松这样的抗生素的过度使用会破坏微生态平衡并改变细菌代谢物的多样性。据报道，长期使用头孢曲松会影响肠道黏液层的形成和紧密连接蛋白的表达。此外，头孢曲松处理会使肠道菌群失调，进而显著降低调节性T细胞的比例和功能。同时，头孢曲松的使用会导致肠道代谢组的破坏。最近，使用饮食中的天然活性物质来调节肠道菌群失调和肠道屏障功能受损被认为是预防和缓解由抗生素暴露引起的肠道损伤的安全有效手段。
不含乳制品过敏因素的植物基奶更符合人们对健康的需求以及素食者的需求，一经上市便受到消费者的追捧。豆奶是最常见的植物基奶之一，它提供了包括高蛋白和有益氨基酸在内的日常营养需求。豆奶还富含多酚和黄酮类化合物，这些成分已被证明对心血管健康、2型糖尿病、结肠炎症、肥胖以及非酒精性脂肪肝病具有显著的预防和改善作用。
另一种受欢迎的植物基奶是燕麦奶，它含有丰富的膳食纤维、总多酚以及通过ABTS和DPPH评估的抗氧化能力。其主要膳食纤维为混合连接的（1→3）、（1→4）-β-葡聚糖（β-葡聚糖），据报道，这种纤维可以被肠道微生物群发酵形成短链脂肪酸（SCFA），作为益生元对结肠黏膜具有保护作用。亚麻籽奶是一种新兴的植物基奶，富含α-亚麻酸（ALA）和膳食纤维。作为一种必需脂肪酸，ALA可以代谢生成二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），这些成分已被报道具有抗高脂血症、心血管疾病预防以及抗炎作用，并且能够调节肠道微生物群。
近年来，关于植物基奶对小鼠肠道菌群影响的研究较少。本研究聚焦于评估植物基奶对头孢曲松钠（CS）诱导的结肠炎小鼠的肠道菌群结构和肠道屏障的影响，并尝试探索其代谢组机制。这些结果将为使用植物基奶作为功能性饮料的成分以促进肠道微生物群和代谢提供启示。
Results and Discussion
植物基奶具有缓解头孢曲松钠诱导的结肠炎作用
图1A和B分别展示了动物实验设计和本研究中体质量变化。如图1C所示，CS组小鼠的体质量增长速度比NC组小鼠更快，而在随后的14 d恢复期内，亚麻籽奶、燕麦奶和豆奶组小鼠的体质量下降到正常水平（P＜0.01）。如图1D所示，各组的结肠长度没有显著差异。此外，如图1E所示，CS组小鼠的盲肠内容物含水量高于NC组小鼠（P＜0.01），而亚麻籽奶、燕麦奶组小鼠的含水量与CS组小鼠相比有所下降（亚麻籽奶，P＜0.01；燕麦奶，P＜0.01）。CS组小鼠的盲肠内容物指数显著高于NC组（P＜0.01），只有亚麻籽奶组逆转了这一变化（P＜0.01），见图1F。
如图2A和C所示，与NC组相比，CS组结肠中促炎细胞因子的水平，包括TNF-α（P＜0.01）、IL-1β（P＜0.01）和IL-6（P＜0.01）显著增加，而IL-10在CS组中减少（P＜0.01）。在接受头孢曲松钠处理后，所有4种植物基奶组成功降低了IL-1β（P＜0.01）和IL-6（P＜0.01）的水平。与CS组相比，只有亚麻籽奶（P＜0.01）和豆奶（P＜0.01）组显著降低了TNF-α的水平。与CS组相比，各植物基奶组在IL-10水平上没有明显的统计学意义。结肠中MDA和MPO的含量如图2B所示。与NC组相比，CS组的MDA浓度显著增加（P＜0.01），而在亚麻籽奶、燕麦奶、燕麦奶和豆奶处理后显著下降（P＜0.01）。与NC组相比，CS组的MPO水平显著增加（P＜0.01），而在4种植物基奶组中也有所降低（P＜0.01）。
植物基奶的肠道屏障恢复作用
图3A显示了通过苏木精-伊红（H&E）染色揭示的结肠组织的组织学变化。NC组具有正常的形态，结肠黏膜完整，腺窝结构完整。相比之下，CS组显示出杯状细胞消失、腺窝破坏和缺失，以及固有层和黏膜下层的炎症浸润。燕麦奶和豆奶组均显示出炎症细胞浸润和杯状细胞缺失。然而，接受亚麻籽奶处理的两个组（亚麻籽奶高剂量组和亚麻籽奶低剂量组）与头孢曲松钠诱导的结肠炎小鼠相比恢复了黏膜结构。因此，用亚麻籽奶喂养小鼠改善了炎症，与头孢曲松钠诱导的组相比，组织学评分显著降低，且亚麻籽奶高剂量组的效果优于亚麻籽奶低剂量组。
如图3B所示，可以发现NC组小鼠的紧密连接蛋白主要位于结肠的肌层和上皮细胞中，其中一小部分分布在黏膜固有层。头孢曲松钠严重破坏了紧密连接蛋白的定位和表达。简而言之，紧密连接蛋白的缺失加剧了头孢曲松钠诱导的结肠炎中的肠道屏障损伤，而在亚麻籽奶低剂量组和亚麻籽奶高剂量组中检测到这些紧密连接蛋白相对完整的定位和水平。
图3D表明，与NC组相比，CS组显著降低了Claudin-1、Occludin和ZO-1的水平（P＜0.01）。然而，亚麻籽奶处理（亚麻籽奶低剂量组和亚麻籽奶高剂量组）显著恢复了头孢曲松钠诱导的结肠炎小鼠结肠中Claudin-1（P＜0.05）和Occludin（P＜0.01）的表达。只有亚麻籽奶高剂量组显著提高了ZO-1的水平（P＜0.01）。值得注意的是，燕麦奶组和豆奶组均未能恢复Claudin-1、Occludin或ZO-1的降低水平。
植物基奶可以改变肠道菌群的结构和组成
对肠道微生物多样性进行了评估，结果表明与NC组相比，CS组显著降低了Chao1（P＜0.01）和Shannon（P＜0.01）指数。各组之间的Simpson和Pielou_e指数没有显著差异（图4A）。基于加权UniFrac距离矩阵的主坐标分析用于观察植物基奶对肠道菌群结构变化的影响。如图4B所示，CS组的肠道微生物群受到干扰，与NC组明显分离。与CS组相比，植物基奶预处理也改变了肠道微生物群结构。亚麻籽奶低剂量组和亚麻籽奶高剂量组彼此更为相似，而燕麦奶组几乎与豆奶组重叠。
如图4C所示，在门水平上，已鉴定出的微生物主要包括厚壁菌门、拟杆菌门、疣微菌门、变形菌门和放线菌门；其中，厚壁菌门和拟杆菌门在各组中的占比均超过70%。
与NC组相比，CS组的厚壁菌门相对丰度显著降低（52.96% vs. 42.20%），而疣微菌门相对丰度显著升高（0.57% vs. 19.92%）。与CS组相比，两个亚麻籽奶处理组（亚麻籽奶低剂量组和 亚麻籽奶高剂量组）的拟杆菌门相对丰度均更高（分别为35.81% vs 57.57% 和 35.81% vs 58.74%）。此外，燕麦奶组和豆奶组的拟杆菌门相对丰度均有所下降，而厚壁菌门相对丰度则显著升高。
图4D展示了基于宏基因组差异的扩增子序列变体/操作分类单元曼哈顿图。其中，纵坐标为−lg Padj值，差异越显著，其在Y轴上的位置越高。NC组与CS组之间相对丰度存在差异的微生物群具有统计学显著性，其中肠球菌属、拟杆菌属在CS组中主要呈富集状态。双歧杆菌属在亚麻籽奶低剂量组中富集；肠球菌属在亚麻籽奶高剂量组和燕麦奶组中均富集。此外，副拟杆菌属在亚麻籽奶低剂量组、伯克霍尔德菌属在亚麻籽奶高剂量组、梭菌属在燕麦奶组中也分别呈高丰度状态。肠球菌属和梭菌属则主要在豆奶组中富集。
各组肠道菌群变化的线性判别分析结果如图4E所示。研究观察到，与NC组相比，CS组中肠球菌属、拟杆菌属等菌群富集。此外，与CS组相比，给予低剂量和高剂量亚麻籽奶后，两组分别富集了不同的肠道菌群：其中，亚麻籽奶低剂量组中帕拉杆菌属和布劳特氏菌属富集。燕麦奶组和豆奶组均富集肠球菌属和梭菌属，且燕麦奶组特有的富集菌群为双歧杆菌属，豆奶组特有的富集菌群则包括短波单胞菌属等。
氧化应激指标、炎症指标与肠道菌群的相关性分析
如图5A结果显示，有15个操作分类单元与至少一项生化指标存在负相关或正相关关系：脱硫弧菌属、罗斯氏菌属、cc_115菌属、臭杆菌属、螺杆菌属及AF12菌属与TNF-α呈显著负相关，而与IL-10呈显著正相关；此外，奇异菌属、乳杆菌属及颤螺旋菌属也与IL-10呈正相关。梭菌属与IL-1β和IL-6均呈负相关。另外，MDA水平与乳杆菌属呈正相关，拟杆菌属与MPO水平呈正相关。
图5（A）细菌类群与结肠炎相关指标间斯皮尔曼相关系数的热图；（B）植物基奶营养成分与肠道微生物属水平的冗余分析相关性分析
植物基奶成分与肠道菌群的相互作用
本研究采用冗余分析探究肠道菌群与营养因子之间的相关性，结果如图5B所示。各组植物基奶中的脂肪、膳食纤维和总酚与碳水化合物呈负相关；上述3种成分（脂肪、膳食纤维、总酚）与拟杆菌属和双歧杆菌属呈正相关。此外，燕麦奶组与豆奶组的相关性特征相似，两组均与肠球菌属、奇异菌属、梭菌属呈正相关，与布劳特氏菌属、副拟杆菌属呈负相关。
植物基奶改变头孢曲松钠诱导型小鼠的血清代谢组谱
采用UHPLC-MS/MS技术对血清样本的正离子和负离子代谢谱进行分析。在代谢组学数据中，共检测到857个质荷比信号（正离子模式下有608个有效峰，负离子模式下有249个有效峰）。
如图6A所示，主成分分析得分图显示，NC组、CS组、两个亚麻籽奶组以及燕麦奶组、豆奶组样本的血清代谢物谱存在明显分离。由于在亚麻籽奶低剂量组和亚麻籽奶高剂量组中观察到其对头孢曲松钠诱导的结肠炎具有显著缓解作用，因此在后续血清代谢组分析中，仅呈现亚麻籽奶低剂量组的结果。
对正离子与负离子组合数据的质量评估采用正交偏最小二乘判别分析建模，结果如图6B所示。在OPLS-DA模型验证中，模型解释能力参数（R²Y）介于0.98～0.99之间，预测能力参数（Q²）介于0.52～0.80之间，表明当前构建的模型具有有效性。
维恩图展示了各成对比较组所调控的共有代谢物（图6C）。研究以VIP＞1和P＜0.05为筛选标准确定潜在生物标志物，并以火山图形式呈现于图6D中。
代谢通路分析
如图7A所示，在亚麻籽奶低剂量组中，β-丙氨酸代谢、鞘脂代谢及花生四烯酸代谢是受调控最为显著的代谢通路。此外，燕麦奶组对丙酮酸代谢、烟酸与烟酰胺代谢具有调控作用；豆奶组则对D-谷氨酰胺与D-谷氨酸代谢、丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢及丙酮酸代谢具有调控作用。
图7B结果显示，与CS组相比，植物基奶处理组中：参与甘油磷脂代谢的代谢物（甘油磷酸胆碱、磷酰胆碱）及参与乙醛酸和二羧酸代谢的代谢物（羟基丙酮酸）显著降低；而参与花生四烯酸代谢通路的代谢物（花生四烯酸）显著升高，前列腺素G2则显著降低。此外，与CS组相比，植物基奶处理组中其他氨基酸相关代谢物（琥珀酸半醛、（R）-4'-磷酸泛解酸、β-丙氨酸）的水平也显著降低。这些结果表明，CS组小鼠的花生四烯酸代谢、甘油磷脂代谢及氨基酸代谢通路存在显著紊乱；有趣的是，植物基奶处理可显著逆转这些异常变化。
尤其值得注意的是，本研究随后对潜在生物标志物进行了分析，以筛选出NC组、CS组、亚麻籽奶低剂量组、燕麦奶组及豆奶组中发生显著变化的特征性代谢物。
总之，可通过HMDB数据库（人类代谢组数据库）和KEGG数据库，筛选P＜0.05且VIP＞1的化合物作为差异代谢物。
如图8 示，研究基于已鉴定代谢物的差异贡献度构建热图并进行可视化分析，该热图可区分NC组与CS组中发生变化的特征性代谢物。此外，所有植物基奶处理组可聚为一类。
受调控肠道菌群与代谢物生物标志物的相关性
本研究采用斯皮尔曼等级相关分析，探究血清中显著差异代谢物与肠道菌群之间的关联。如图9A所示，结果表明血清代谢物与15个微生物类群存在显著相关性。
受调控肠道菌群与已鉴定代谢物生物标志物之间的显著相关性，通过网络图形式直观呈现于图9B中。其中，花生四烯酸、胆酸、甘油磷酸胆碱、硫胺素及胞苷与副拟杆菌属、双歧杆菌属、颤螺旋菌属、臭杆菌属、脱硫弧菌属、脱卤杆菌属、厌氧棍状菌属及嗜胆菌属呈显著正相关。此外，L-缬氨酸、牛磺胆酸、硫酸胆固醇及异麦芽糖的相对丰度与梭菌属、肠球菌属、高温放线菌属呈正相关
Conclusion
综上所述，本研究结果表明，植物基奶处理可显著改善CS组小鼠的临床特征，减轻结肠炎症状态，改善结肠黏膜屏障功能，同时还能通过调节肠道菌群来调控肠道菌群及其代谢过程。这些发现阐明了肠道菌群在植物基奶调节结肠炎中的作用，并揭示了植物基奶减轻结肠炎的潜在机制。本研究提示，植物基奶（尤其是亚麻籽奶）可能是一种具有潜力的功能性营养物质，可用于调控肠道菌群代谢及干预炎症性肠病。
Plant-based milk alleviates antibiotics-induced intestinal barrier damage associated with modulation of gut microbiome and metabolome
Xiaoyan Maa,b, Yashu Chena, Zhenxia Xua, Chao Wangb, Xu Wangc, Zhitao Chend, Shufang Xue, Chen Yanga,*, Qianchun Denga,*
a Oil Crops and Lipids Process Technology National & Local Joint Engineering Laboratory, Hubei Key Laboratory of Lipid Chemistry and Nutrition, Key Laboratory of Oilseeds Processing, Ministry of Agriculture and Rural affairs, Oil Crops Research Institute of the Chinese Academy of Agricultural Sciences, Wuhan 430062, China
b Key Laboratory of Fermentation Engineering (Ministry of Education), Hubei Key Laboratory of Industrial Microbiology, Hubei Provincial Cooperative Innovation Center of Industrial Fermentation, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China
c Collage of Veterinary Medicine, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China
d Department of Gastroenterology, the Central Hospital of Wuhan, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430014, China
e Clinical Nutrition Department, the Central Hospital of Wuhan, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430014, China
*Corresponding author.
Abstract
Plant-based milk is rich in polyunsaturated fatty acids, polyphenols and other bioactive compounds. This study investigated the effect of 3 plant-based milk (flaxseed milk, oat milk and soy milk) on the ceftriaxone-induced intestinal disorders, and compared the regulation patterns associated with gut microbiome and metabolome. The results showed plant-based milk alleviated the ceftriaxone caused cecum swelling, colonic tissue damage and intestinal microecological disorders. Meanwhile, administered plant-based milk decreased levels of pro-inflammatory cytokine (tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), interleukin-1β (IL-1β) and oxidative stresses (malondialdehyde (MDA) and myeloperoxidase (MPO) in the colon, as well as increasing the levels of tight junction proteins (Occludin, Claudin-1, and ZO-1) in the colon. Moreover, administration of plant-based milk modulated the intestinal microbiota by promoting the relative levels of beneficial bacteria (Bifidobacterium), and inhibiting the harmful bacteria genus (Enterococcus). Furthermore, plant-based milk treatment significantly modulated glycerophospholipids metabolism (e.g. glycerophosphocholine) and arachidonic acid metabolism (e.g. prostaglandin G2 and arachidonic acid) in the serum. In conclusion, plant-based milk could alleviate antibiotic-related imbalance of barrier function damage, gut microbiota disorders and the reduction of metabolic disorders, which lays a foundation for exploring anti-inflammatory and intestinal micro-ecological approach to plant-based milk.
Reference:
MA X Y, CHEN Y S, XU Z X, et al. Plant-based milk alleviates antibiotics-induced intestinal barrier damage associated with modulation of gut microbiome and metabolome[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250140. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250140.
翻译：王立磊（实习）
编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇
封面图片：摄图网
为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、 重庆三峡科技大学 、西华大学、成都大学、四川旅游学院、北京联合大学、 中国-匈牙利食品科学“一带一路”联合实验室（筹）、 普洱学院 共同主办 的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。
长按或微信扫码进行注册
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“第六届食品科学与人类健康国际研讨会”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到）在中国 安徽 合肥召开。
长按或微信扫码进行注册
会议招商招展
联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）
热门跟贴